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关键词:金属收得率;能源化处理;循环利用;节约能源;余热利用中图分类号:G648文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)12-0018-011.绿色冶金新模式
冶金工程是我国国名经济的支柱产业之一,为社会的发展做出了重要贡献。然而冶金企业造成的环境污染与资源浪费也是相当严重的。由于冶金工业产生的污染物数量大、毒性强、品种多,造成的环境问题极为严重,因此对冶金工业污染的处理和对能源的合理化利用有着巨大的环境价值、经济价值和社会价值。
绿色冶金正是关于钢铁行业耗能大、能源浪费严重、污染环境严重这一事态而提出的新型的工业生产模式。汲取目前冶金行业生产钢铁时产生的弊端,我们应当改善现有的钢铁生产模式,调整生产体系,一方面,从对排放物质及能源在能源化处理、在资源化循环使用,再进一步做到尽可能小的无害化处理。另一方面,从对钢铁工业节能降耗与余热利用做起,争取走上优化结构、转变产能增长方式的科学的发展道路,向资源节约型、环境友好型的方式前进。
2.冶金工业对环境的污染及其治理措施
2.1大气污染物及其治理措施。钢铁冶炼业在其生产过程中需要消耗大量的能源,并排放大量的污染物,钢铁工业废气排放量大、污染面广,每生产1t钢要产生废气10000m?,粉尘100kg,废气中含有二氧化碳、二氧化硫及氧化铁粉尘等有害物质。排放的烟尘颗粒细,比表面积大,吸附力强,易成为吸附有害气体的载体。并且废气温度高,治理难度大。钢铁生产排出的废气虽然对环境有害,但高温烟气中的余热可通过热能回收装置转换为蒸汽或电能,可燃成分如煤气可作为燃料,净化过程收集的尘泥多数富含氧化铁,可以回收利用。
2.2水污染及其治理措施。钢厂工业用水量很大,每生产1吨钢的总耗水量为100~300t。虽然水的循环利用率已大大提高,但每吨钢需要处理的废水一般仍达50t左右,废水中带有大量有害的悬浮泥渣及溶解物质,而且温度较高,直接外排会造成热污染。废水成分较复杂、污染物多,废水水质变化大,造成废水处理难度大。水中含有酚、氰等要有毒有害物质,这种水不允许直接排放。因此必须进行处理,一般可采用石灰碳化法和石灰药剂法治理高炉煤气洗涤水,可以做到洗涤水的循环使用。高炉炼铁生产中产生大量的炉渣,处理方法通常是利用水将炽热的炉渣急冷水淬,粒化成水渣,以便作为水泥的原料加以利用。因此,采用这种节水和治理措施后可以减少炼铁厂用水量,提高废水的重复利用率,做到少排或不排废水,对于节约水资源保护环境具有重大意义。
2.3固体废物污染及其治理措施。钢铁工业固体废物是指钢铁生产过程中产生的固体、半固体或泥浆废弃物。生产消耗的原材料和燃料多,所以80%以上的消耗又以各种形式的废物排出,而且种类繁多。由于原料多为各种元素共生矿物。废物中蕴含着各种不同的有价元素,如:铁、锰、钒、铬、钼、铝等金属元素和钙、硅、硫等非金属元素。因此钢铁工业固体废物是一项可再利用的二次资源。有些固体废物稍加处理即可成为其他生产部门的宝贵原料,如高炉渣经水淬处理成为粒化高炉矿渣,是生产矿渣水泥的重要原料。尤其,含铁固体废物即是钢铁厂内部循环利用的金属资源,不仅综合利用价值高,而且减少废物外排,有利于减少污染。钢铁工业除金属铬与五氧化二钒生产过程产生的水浸出铬渣和钒渣、特殊钢厂铬合金钢生产过程中产生的电炉粉以及碳素制品厂产生的焦油、轧钢过程废水治理产生的含铬污泥等少量有毒有害废物外,其他固体废物,如尾矿、钢铁渣、含铁尘泥等,虽然量大,但基本属于一般工业固体废物。因而,比起易燃、易爆、有腐蚀性、有毒等危险固体废物更易于收集、输送、加工、处理,也便于作为二次资源加以利用。
3.节能与余热利用
3.1提高二次能源利用,实现负能炼钢。自21世纪以来,我国钢铁企业通过"三干"(干熄焦、高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘)、"系统节水"、"发电"等措施,逐步进入到全面深入地充分开发钢铁制造流程的"能源转换功能"时期。同时,要积极开发新型节能技术,努力将现有技术条件下无法回收利用的二次能源运用新技术加以回收利用,实现负能炼钢。
3.2装备的大型化,减少总体节能差距。在钢铁企业中,长期存在着大型装备与小型设备节能减排效果的巨大差异。小型设备环保设施缺乏,导致粉尘、二氧化硫等污染物排放量大,环境污染严重;一次能源消耗量大,而且二次能源回收利用率低;由于小型设备工艺落后、装备水品差,现有的成熟节能技术基本上无法应用,这也正是现在存在高耗能的一个主要原因。
3.3发展能源转化功能建立资源节约型环境友好型企业。如高炉炉顶煤气余压发电,不消耗任何燃料,就可转化回收很多电力,即降低噪音,又保护环境;利用干法熄焦的余热发电,可回收红焦显热,还起到节水、改善环境、提高焦炭质量的作用;利用燃气-蒸汽联合发电,可大量减少煤气的放散,并起到提高热电转换效率、减少环境污染的作用;利用焦炉煤气作燃料,可生产高纯度氢气,可用于冷轧生产过程中保护气体处理,可进一步加工成二甲醚,作液态能源、氢电池等新一代电源;利用焦炉、高炉处理城市废塑料和城市生活垃圾,既节约能源又为社会处理大宗废弃物,向清洁生产、绿色钢铁厂,直至成为资源节约型环境友好型的循环经济社会的重要成员转变。参考文献:
[1]张凯,崔兆元.清洁生产理论与方法. 北京:科学出版社,2005.
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化学生产工艺是化学生产过程中一直处于开发状态的技术,化工工艺的开发与发展在近年来更加火热,主要原因在于化工生产常常造成一定范围内的污染。随着人们对环保理念的关注,化工生产的工艺受到了挑战。以往化工厂的污染问题一直得不到彻底的解决,污水化学残留物的排放,给人们的生活带来了很大的影响。化学生产造成污染,从很大程度上是其生产工艺存在问题。因此,为了解决其污染问题,并在一定程度上提高其生产效率,重点就在于改善其化学生产工艺。
2 我国化工生产的现状分析
我国工业的几大主体:机械工业、煤矿工业以及化学工业。化学工业之所谓成为工业的重要组成部分,其重要因素在于化工生产能够在很大程度上满足人们生产与生活的需要,从而推动了我国的工业以及农业的迅猛发展。化学肥料是目前我国农业农作物的主要肥料,在很大程度上维持着我国农业的发展与稳定。然而,由于化学生产过程中必然会产生化学废物,造成一定范围内的污染,尤其是排放的废水以及废渣,成为了自然中的主要污染源。从目前我国的化工厂的化工生产分析,总体上处于一种以牺牲能源以及环境为基础的化工生产。具体分析如下:
化工生产的效率不高;我国工业发展存在一个共同的弊端,主要在于其生产的效率不高。在化学反应过程中,主要由于生产环境以及生产设备的不过关。例如在进行化学肥料的生产过程中,反应器皿往往无法达到反应温度。从而使反应不充分,造成废气以及废物的产生。不仅如此,反应不充分,造成的最大问题在于反应后生产的化学产品合格率太低,无法满足人们的生产以及生活的需要。最为严重的是,不充分的化工生产,造成巨大的能源与资源的浪费,从而大大降低了化工生产效率。
化工生产造成自然环境污染严重;化工生产是目前我国主要自然污染的源头之一,尤其是重金属的生产与化学反应。在化工场附近的废水检测中的结果显示,废水中的重金属严重超标,造成水源的污染,从而影响土质,造成自然环境的失衡。此外,对于化工生产过程中造成的废水与废物,化工厂为了节约成本等原因,而采用直接排放的方式,将污水以及废物直接排放到自然中,造成了大范围的污染。
化学工程中,连续的化工生产环节不连贯,造成整个工程的连续性不佳,工程的进度容易受到影响,尤其是当整个生产环节出现脱节的时候,就会对化学工程造成很大的影响。而化工生产环节中,出现的影响,其主要原因也在于生产工艺的不合格。
综上所述,目前我国化工生产的主要现状为生产效率不高,防污染环节不重视,没有专门的污染处理系统以及化工生产的不完善等。这些问题,一起阻碍了我国化学工业的发展。
3 我国化工生产工艺解析
从上文中,对于我国目前的化工生产过程中,存在着主要的问题就在于我国的化工生产工艺还不是非常完善。针对这些存在的问题,化学的生产工艺需要有哪些改进呢?在化工生产过程中,采取哪些最新的化学生产工艺能够降低化学生产所产生的污染呢?
首先,化学生产过程中,提高反应条件以及反应环境。反应条件是化工生产中最为重要的环节,为了达到高效生产,提高生产效率,减少废料的产生,反应条件是最为关键的因素。因此,提高化工生产效率的最为关键的因素就在于加强化学生产过程中的反应条件。催化剂以及反应所需条件一定要达到所需标准,才能保证在化工生产过程中,高效生产,并减少废物的产生。其中,废物包括废水、废气以及废渣。保证这些废物不直接排放到自然环境中,就能保证化工生产的相对环保。
其次,化工生产过程中,并非只是提高产品生产的环境,更应该能够提供废物处理的程序以及治理系统。目前,我国规定,有毒物质以及重金属是绝对不允许直接排放到自然环境中的。此外,还包括我们经常看到的废气,这些都应该经过适当处理后才能进行排放。废水的排放一般要采用化学综合的化工工艺。其原理很简单,主要是通过化学反应中最基本的原理,将废水中的重金属通过沉淀的方式,使其沉淀,从而减轻其危害性。此外,废气的处理应该在排气的中部以及顶部,都设置一出废气处理系统,这些装置可以将废气中的有毒气体以及废气中的粉尘过滤,从而保证排放到空气中的气体符合国家要求的标准。
最后,真正从化学工程中的化工生产工艺技术入手,工艺技术是指从不同的反应原理以及反应条件进行分析与探讨。例如制造氧气的方式就有很多种,那么哪种方式才是最为简单、效率高并且更适合化工生产呢?当然,在不同的环境下,对于生产的原料以及方式都是可以随机改变的,并能通过改变来进行适应性生产,从而提高化学生产的效率,并实现高效以及绿色生产。
总之,化工生产工艺的提高,应该从当前的现状分析,找出生产环节中的弊端吗,从而大力发展化工工艺。
1、土壤遭到破坏;
2、气候变化和能源浪费、温室效应严重威胁着整个人类;
3、生物的多样性在减少;
4、森林面积减少;
5、淡水资源受到威胁;
6、化学工业污染存在于空气、土壤、水、植物、动物和人体中;
7、人炸、土地退化、贫穷等因素促使第三世界数以百万计的农民离开农村聚集于大城市的贫民窟里;
8、海洋的过度开发和沿海地带被污染;
9、 空气污染严重;
10、极地臭氧层空洞。
以上这些大多与化学工业的发展有关。此外,还有化石燃料带来的温室效应使全球变暖、天气异常;酸雨的危害;汽车产生的废气造成大城市光化学烟雾事件;二恶英、赤潮、白色污染等。所以说人类对环境的破坏是威胁人类的环境祸患。 “九五”期间,我国政府高度重视环境保护,颁布了《国务院关于加强环境保护若干问题的决定》、《全国生态环境建设规划》、《全国生态环境保护纲要》。环境立法和执法取得进展,全民环境意识有较大提高。结合国家经济结构调整,取缔、关停了8.4万多家污染严重又没有治理前景的企业。环境保护投入逐年增长。以重点流域、地区、城市、海域和工业企业污染治理为突破口,开展了大规模的环境污染治理,并取得了阶段性成果。生态环境保护和建设得到加强,启动了国家天然林资源保护工程,开始实行退耕还林,国家级生态示范区建设试点开始实施。经过五年的努力,全国环境污染恶化的趋势得到基本控制,部分城市和地区环境质量有所改善。
<<中国环境报>>呼吁,你能为环保作的十件大事是:
1、尽量乘坐公交车辆
2、请用布袋购物
3、拒绝一次性用品
4、简单装修房屋
5、反对笼养鸟
6、分类回收垃圾
7、优先购买绿色产品
8、及时举报破坏环境的行为
关键词:绿色化学应用;环境;三废
化学工业的发展对人类的生活有着一定的改善,但也造成了一部分的环境污染,使之成为人类面临的巨大问题。万事万物都是双刃剑,有利即有弊,最终要靠人类的智慧使其向着有利于人类生活的方向进展。一些重大的环境污染事件多数与化学有关,但也不全是化学造成的。现在人类面临的环境问题有全球变暖,冰川融化,海平面上升,臭氧层被破坏,生物多样性的减少,酸雨的蔓延,森林的锐减,土地荒漠化,全球大部分面临沙漠化,水体及海洋污染,垃圾围城等等。其中森林的减少,生物多样性的减少,是人类滥捕滥伐的结果,与化学无关。在最早期的化学工艺流程里面,人们没有意识到,没有考虑到废气和废渣的处理,大部分的化学生产工艺都伴随着废气废水废渣的产生,从而使化学对环境造成污染。绿色化学正是基于人与自然和谐的可持续发展的理论之上,其研究所追求的目标是:舍弃有毒的原材料从源头上消除污染,探求崭新的合成路线,使其产率更大,向人类所需的方向发展、采用无污染的反应过程和工艺,能最大限度地减少三废,并实行原材料筛选-产品生成-产品使用-循环再利用的“全过程控制”。绿色化学技术的发展和应用不但能提高生产效率和优化产品,而且也能提高资源和能源的利用率,减轻污染,从而大幅度提高生产的环境和经济效益。因此,绿色化学的技术推广应用使环境与经济性成为技术创新的主要推动力。近些年来,绿色化学在物质的利用、原子经济工艺设计等诸多领域取得了一系列重大研究成果。
1 绿色化学
绿色化学的定义是:应用化学的技术、原理和方法去解决对人体健康、安全和生态环境有毒有害的化学污染,因此也称环境友好化学或洁净化学。其核心内容之一是“原子的经济性”,即百分之百的利用反应物中各个原子,因而不但能充分利用资源,而且也能防止化学污染。用原子利用率衡量反应的原子经济性,为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,达到零排放。绿色有机合成应该是原子经济性的。原子利用率越高,反应产生的废弃物越少,对环境造成的污染也越少。绿色化学的核心内容之二,其内涵主要体现在五个“R”上:第一是Reduction-“减量”,即减少“三废”排放;第二是Revuse-“重复使用”,诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,这是降低成本和减废的需要;第三是Recycling-“回收”,可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求;第四是Regeneration-“再生”,即变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径;第五是Rejection-“拒用”,指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的,有毒副作用及污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用,这是杜绝污染的最根本方法。
2 绿色化学的应用
绿色化学的应用包括对医药、农药等精细化学品的“原子经济”反应;大型石油化工品的绿色化技术的发展;新的或非传统的“洁净”反应介质的开发利用;可再生物质资源生产大型有机化工品和超清洁生物柴油的生产;废合成材料的回收利用等等。在化学制药工艺方面为了减少污染进行重新设计少污染或无污染的生产工艺,尽可能选用无毒或低毒的原辅材料来代替有毒或剧毒的原辅材料,以降低或消除污染物的毒性;优化工艺条件,改进操作方法,在生产工艺确定的前提下,从改进操作方法入手,减少或消除污染物的形成;采用新技术显著提高生产技术水平同时也十分有利于污染物的防治和环境保护;进行循环套,以为反应往往不完全,因此分离母液常含有一定数量的未反应的反应原料,可以通过工艺设计任意周密而细致的安排实现反应母液的循环套用或经适当处理后套用,可节约原料,提高产率,可减少环境污染;从排放的废弃物中回收有价值的物料,进行综合利用。改进生产设备,加强设备管理。
2.1 开发“原子经济”反应
化学反应的“原子经济性”则是指在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到产品之中。我们常用原子利用率来衡量化学过程的原子经济性。在合成反应中,要减少废物排放的关键是提高目标产物的选择性和原子利用率,即化学反应中,到底有多少反应物的原子转变到了目标产物中。
开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。1997年的新合成路线奖的获得者BCH公司的工作即是一个很好的例证。该公司开发了一种合成布洛芬的新工艺(布洛芬是一种广泛使用的非类固醇类的镇静、止痛药物),传统生产工艺包括6步化学计量反应,原子的有效利用率低于40%,新工艺采用三步催化反应,原子的有效利用率达80%,如果再考虑副产物乙酸的回收利用,则原子利用率达到99%。此外还有一个生产聚氨酯塑料的重要原料之一是环氧丙烷,传统上主要采用二步反应的氯醇法,不仅使用可能带来危险的氯气,而且还产生大量污染环境的含氯化钙废水,国内外均在开发催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济反应新方法。
2.2 采用无毒、无害的原料
尽可能选用无毒或低毒的原辅材料来代替有毒或剧毒的原辅材料,以降低或消除污染物的毒性。但为使制得的中间体具有进一步转化所需的官能团和反应性,在现有化工生产中仍使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料。为了人类健康和社区安全。需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品。
2.3 采用无毒、无害的催化剂
近年来越来越多利用杂多酸代替浓硫酸做催化剂,杂多酸是由不同的含氧酸缩合而制得的缩合含氧酸的总称,是强度均匀的质子酸,并且有氧化还原的能力。杂多酸H3PW12O40通过改变分子组成,可调节酸强度和氧化还原性能。它不但具有很高的催化活性和酸性,而且稳定性好,是一种多功能的新型催化剂,可作均相及非均相反应,甚至可作相转移催化剂,对环境无污染,是一类大有前途的绿色催化剂。
2.4 采用无毒、无害的溶剂
大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC)。其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成。有的会引起水源污染。因此。需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。
在无毒无害溶剂的研究中。最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF)。特别是超临界二氧化碳作溶剂。超临界二氧化碳是指温度和压力均在其临界点(3llC、7477.7gkPa)以上的二氧化碳流体。它通常具有液体的密度。因而有常规液态溶剂的溶解度;在相同条件下。它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且。由于具有很大的可压缩性。流体的密度、溶剂溶解度和粘度等性能均可由压力和温度的变化来调节。超临界二氧化碳的最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
除采用超临界溶剂外。还有研究水或近临界水作为溶剂以及有机溶剂/水相界面反应。采用水作溶剂虽然能避免有机溶剂,但由于其溶解度有限,限制了它的应用,而且还要注意废水是否会造成污染。在有机溶剂/水相界面反应中。一般采用毒性较小的溶剂(甲苯)代替原有毒性较大的溶剂,如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、醋酸等。采用无溶剂的固相反应也是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向,如用微波来促进固、固相有机反应。
2.5 利用可再生的资源合成化学品
利用生物量(生物原料)(Biomass)代替当前广泛使用的石油,是保护环境的一个长远的发展方向。1996年美国总统绿色化学挑战奖中的学术奖授予TaxaA大学M・Holtzapp教授,就是南于其开发了一系列技术。把废生物质转化成动物饲料、工业化学品和然料。
物质主要由淀粉及纡维素等组成。前者易于转化为葡萄糖。而后者则由于结晶及与木质素共生等原因,通过纤维素酶等转比为葡萄糖。难度较大。Frost报道以葡萄糖为原料,通过酶反哎可制碍己二酸、邻苯二酚和对苯二酚等。尤其是不需要从传统的苯讦始采制运作为尼龙原料的己二酸取得了显著进展。由于苯是已知的治癌韧质,以经济和技术上可行的方式,从合成大量的有机原料中取除苯是具有竞争力的绿色化学目标。
2.6 环境友好产品
在环境友好产品方面。从1996年美国总统绿色化学挑战奖看,设计更安全他学品奖授予RohmHaas公司。由于其开发成功一种环境友好的海洋生物防垢剂。小企业奖授予Donlar公司。因其开发了两个高效工艺以生产热聚天冬氨酸,它是一种代替丙烯酸的可生物降解产品。
柴油是另一类重要的石油炼制产品。对环境友好柴油。一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂;二是要开发低压的深度脱硫/芳烃饱和工艺。国外在这方面的研究已有进展。
3 绿色化学在处理工业三废中的应用
任何一项工业所排放的废料量都没有化学工业排放的多,化学工业所排放的废料总量甚至超过了其他行业排放的总和。绿色化学的科研工作主要是围绕化学反应、原材料、催化剂、溶剂和产品的绿色化工展开的,达到从源头上尽量减少甚至杜绝化学化工生产中对环境污染,实现三废的零排放。化学工业排放的污染物通常具有毒性、刺激性和腐蚀性,在污染物中,以废水的量最大,种类最多,危害最严重,对可持续发展的影响也最大。过程中还产生大量的废气、废渣并产生一定的噪声,因此加强三废处理尤为重要。必须采用科学的处理方法对其进行处理。如:用地球磁能和大自然产生的雷电的电能等代替现用的污染能源,这样就可以有效的从源头解决工业三废对环境的污染。绿色化学可以从源头上解决污染问题,实现零排放。
3.1 工业三废的来源及特点
化学工业废水主要来源于工业生产过程,其中含有种类繁多的有机物、金属及废酸废碱等。生产过程本身大量使用各种化学原料,但由于多步反应,原料利用率低,大部分随废水排放,对环境影响大。该类废水的水质差并且排放量多,其中含有许多有机物,难降解物和微生物生长抑制剂等。
废气主要为机械过程所产生的粉尘,以及锅炉燃烧所产生的烟尘。废气中主要含固体悬浮物,无机污染物,有机污染物废气。这类废气通常会导致温室效应,空气质量降低,对人类身体产生危害。
化学工业的废渣在生产过程中,每一步环节都会产生。工业废渣会破坏环境卫生,污染水和空气等。废渣有高炉矿渣、钢渣、煤灰、硫铁灰、电石渣、赤泥、白泥、洗煤泥、硅锰渣、铬渣等,这些也是一种资源,要想方设法利用,以开辟新的原料来源,减少对环境的污染。
总结其来源具体有以下几点,其一,工艺反应不完全产生的废料。工业生产过程中,一般的反应转化率只能达到70%~80%,未反应完的原料一部分可以回收再利用,但最终有一部分因回收不完全或不可回收而环节转入废水、废气或废渣中。其二,副反应所产生的废料。工业生产再进行工艺主反应的同时,往往还伴随着一些副反应,副反应的产物数量一般较少,有些可以回收,但有些成分复杂,回收困难或回收费用很大,因此,只能将其作为废料排弃。其三,工业物料储存、运输以及生产过程中的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”现象,不仅会造成经济损失,而且也可能造成严重的污染。其四,许多生产工艺中都需要大量的冷却用水,如炼钢、炼油等。冷却的方式一般有直接冷却和间接两种,直接冷却是使冷却水直接与冷却的物料接触,很容易成为工业废水;间接冷却的冷却水虽然不与物料直接接触,但因为其中往往需要加入防腐剂、杀藻剂等化学物质,故也受到一定的污染,但间接冷却水相比其他工业废水较为清洁,可通过一定的处理后循环使用。
3.2 当前工业三废处理方式及存在的不足
工业企业一般避免布置在城镇居民区的上风向和水源上游;一些污染较大的工业如冶金、化工、造纸要远离城市中心;大工业企业与生活区间要有适当的隔离带以减少环境污染的影响等。大力采用无污染或少污染的新工艺、新技术、新产品,开展“三废”综合治理,是防治工业“三废”污染,搞好环境保护的重要途径之一。不同物质会有不同影响,三废治理不是一两句话能说清楚。废气、废水、废渣种类各有不同。以固体废弃物来说就分为危废和一般废物,危废处理方法一般是焚烧或者是深度填埋等,填埋场的要求很高,建一个大型的填埋场要几个亿投资。
由此我们可以看出,现在三废处理耗费的人力、物力等都特别大,并且得不到好的效果。其特点:一、不能从源头上解决,生产过程中还会产生;二、没有有效的将三废重新利用变废为宝。
3.3 应用绿色化学处理工业三废的方法
用新型的能源代替有污染的能源,现有的新型能源如太阳能、风能、潮汐能等已经被人们开发利用。但是大自然存在很多丰富的资源还有待开发。我们经过调查分析研究认为雷电、地球磁场存在着很大的开发利用价值。将雷电和地球磁场利用某些技术转化成我们需要的能源从而可有效的从源头解决“三废”对于环境所造成的污染问题。
4 结束语
绿色化学在获得物质的转化过程中充分利用原料中的每一个原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用有限的资源,又不会产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学充分体现了能源节约型和环境友好型。减少了工厂上“三废”排放,消除污染物的形成;显著提高生产技术水平同时也十分有利于污染物的防治和环境保护。降低成本和循环利用,变废为宝,使经济效益大大提高。绿色化学已在全世界发展,不但有重大的社会、经济、环境效益,而且也说明了化学的负面作用是完全可以避免的,显现了人类的自我保护性。绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用,是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物,对化学本身而言是一个新的历史。作为新世纪的一代,不但要有能力去发展新的、对环境更友好的化学,以防止化学污染;而且要让年轻的一代了解绿色化学、接受绿色化学、为绿色化学做出应有的贡献。
参考文献
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[4]高兆林,谭丕亨.绿色化学浅说[J].山东化工,1999(2).
关键词:绿色环保;化学;研究
中图分类号:G633.8 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)34-0111-02
当今社会,我们正面临着有史以来最为严峻的危机,尤其是环境危机。大家知道,世界各国的人口正在急剧的增加,导致人类对于可再生与不可再生的资源的消耗日益扩大,耕地、淡水和矿产等资源人均占有量日趋减少,所以人口与资源的矛盾逐渐变得“尖锐化”,环境保护问题就成为世界经济与人类社会发展进步的重要问题之一。化学工业及其相关产业作为国民经济的支柱产业之一,在为人类创造物质文明作出重大贡献的同时,在生产、生活中也不断排放出大量的有害物质,所以,化学工业及其相关产业也给人类及环境带来不可小视的危害。眼下,西方发达国家对于环境的治理,已开始从末端治理污染转向开发清洁工业技术、消减污染源头、生产环境友好产品,这就从治标转向了治本,是一大进步。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。
世界各国在最近几十年来主要是围绕化学反应材料、参与反应的催化剂以及化工产品的“绿色化”展开研究的。遵照上述主线,文章评述了最近几十年来人类在绿色化学方面进行的一些主要的研究进展。
一、化学原料的高效充分利用——原子经济性反应
近年来,化学家们孜孜不倦地研究原子经济性反应,取得很多宝贵成果。例如,用氯醇法合成环氧乙烷,其原子利用率只有25%,采用乙烯催化环氧化方法仅需一步反应,原子利用率达到100%,产率99%。但是现在已经应用于工业上的一些技术——“原子经济性反应”,仍然还需要进一步从环保、技术、经济等方面进行研究及相关的改进。人们在化学反应中想要实现高原子经济性,还需要开发新的途径或者用催化反应来替代化学计量反应等方式来实现。1997年的新合成路线奖的获得者BCH公司的工作即是一个很好的例证。该公司开发了一种合成布洛芬的新工艺,传统生产工艺包括6步化学计量反应,原子的有效利用率低于40.1%,新工艺采用3步催化反应,原子的有效利用率达77.4%,如果再考虑副产物乙酸的回收利用,则原子利用率达到99%。[1]
二、在化学工业上利用无毒害原料进行化工生产
工业化的发展为人类提供了许多新型的物料,这些新物料大大改善了人们的物质生活水平,同时也给人类造成了十分严重的污染,仅大量的生活废弃物一项就使我们的生活环境变得不断地而且越来越迅速地恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。现在在化学工业上,己二酸和邻苯二酚是以苯为原料制造的。苯是石油生产的产品,消耗的是不可再生的资源,另外,苯是一种易挥发的有机物,室温下容易汽化,长期吸入苯可以导致白血病和癌症。而且在合成己二酸的过程中,最后一步是利用硝酸氧化环己酮和环己醇,这一反应的副产物N2O以每年10%的水平增长,并且还会破坏臭氧层。N2O同时也是一种温室效应气体,会导致气候异常。密执安州立大学的J.W.Frost和K.M. Draths经研究将葡萄糖转化为顺-己二烯二酸,然后经氧化形成己二酸。Draths和Frost已经研制出另一种基因修饰的大肠杆菌,可抑制DHS(一种抗氧化剂BHT的潜在替代物)和邻苯二酚的进一步反应,故可将这些化合物作为产品分离出来。因此,从葡萄糖出发通过生物合成DHS和邻苯二酚的合成路线与传统合成方法相比,不仅可利用再生资源,而且可以避免有毒的苯及其加工过程中生成的N2O等造成的环境影响和对人体健康的危害。
三、催化剂的绿色化
人类在化学工业上利用使用催化剂进行化学反应从而生产了大量的各类有机产品时,大部分是采用了催化氧化的手段得到的,所以这种方法生产的产品占了相当大的比例,而很少采用烃类催化氧化的方式进行。这类方式的选择性较低的主要原因之一是因为烃类的烷基化反应大都使用诸如H2SO4溶液、AlCl3溶液等作为催化剂,但是这样的催化剂存在着很大的缺点,即在使用中会对设备产生腐蚀,并且还会危害人类的身体健康及安全等,反应所产生的工业三废(废水、废渣、废气)还会对人类的居住环境产生大量的十分严重的污染。所以,“绿色化学”所追求的最终的目标就是利用对人类及生态环境无毒害的“绿色催化剂”得到所需的产品。为了达到这个目标,研究如何应用催化转化并开发新的催化剂越来越受到科学家们的重视,而且也研究出了很多新的科研成果。
现在人类除了在化工生产中采用“超临界溶剂”外,还在研究以水或“近临界水”作为溶剂。“近临界水”对有机物的溶解性能相当于丙酮或乙醇,介电常数介于常态水和超临界水之间。采用水作为溶剂虽然能避免有机溶剂的使用,但是由于物质在水中的溶解度具有一定的限度,大大限制了水在化工生产的大量利用。并且在利用水作溶剂时还要注意废水对生态环境造成的污染。目前人类正在进行利用无溶剂的固相反应来避免使用挥发性溶剂的研究。我国制订了“科教兴国”和可持续发展战略,并且在1993年世界环境和发展大会之后,编制了《中国21世纪议程》,表明了走可持续发展道路的决心。1999年北京第16次九华山科学论坛以“绿色化学的基本科学问题”为研讨重点。2000年科技部《国家重点基础研究发展规划项目》立项——石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学。上述活动已推动了我国绿色化学的发展。
参考文献:
[1]邢其毅.基础有机化学[M].北京:人民教育出版社,1980.